九層框架樓房的雙向折疊爆破

周鳳儀，陳 隆，胡少愚

(1.國防科技大學， 湖南 長沙 410003； 2. 海南省廣安爆破工程有限公司，海南 海口 571500； 3. 海南省聯安爆破有限公司， 海南 海口 570102 )

1 工程概況

1.1 周圍環境

該樓位于海口市貨運大道以北，北6 m為墓地，東12 m為石膏廠廠房，南距三層框架結構的建材商鋪14.5 m，距貨運大道55 m，西3 m為墓地，22 m為村內水泥路。周邊環境復雜，具體情況見圖1。

圖1 周圍環境

1.2 樓房結構

該違建樓為九層框架結構，混凝土強度為C30。樓房東西長33.6 m，南北寬20 m，高34.7 m，總建筑面積5940 m2。一層層高5 m，二層層高4.5 m，三層以上層高均為3.6 m。每層鋼筋混凝土柱24根，南北向4排，每排6根，鋼筋混凝土柱截面尺寸有55 cm×55 cm、60 cm×60 cm、30 cm×90 cm三種。每層均有兩處步行樓梯和一處電梯間，電梯間剪力墻厚為25 cm。樓房一層結構平面見圖2。

1.3 爆破要求

(1) 要保證北、西兩墓地絕對安全，它關系到民族關系；

(2) 要保證南14.5 m商鋪、20 m住宅樓安全；

(3) 解體充分，利于廢渣清運；

(4) 6個工作日將樓房爆倒。

圖2 樓房一層結構平面

2 爆破方案選擇

2.1 技術難點

(1) 要嚴格控制樓房南向的倒塌距離不超過10 m；

(2) 要嚴格控制樓房北向的倒塌距離不超過3 m；

(3) 要嚴格控制樓房西向的塌散距離不超過1 m；

(4) 要嚴格控制爆破飛石距離不超過10 m。

2.2 方案比較

(1)雙缺口單向折疊爆破方案。該方案可保證北、西向墓地安全，但南向14.5 m遠的三層框架商鋪沒有絕對把握不受影響；

(2)雙缺口原地塌落爆破方案。該方案的打孔、裝藥、防護的工程量較雙缺口單向折疊爆破大近一倍，爆堆集中，堆高較高，從爆堆上滾落的構件可能損壞北、西向的墓地；

(3)雙缺口雙向折疊爆破方案。該方案可保證南向14.5 m遠的三層框架商鋪不受影響，北、西向墓地的塌散距離可控，打孔、裝藥、防護的工程量約為雙缺口原地塌落爆破的一半。

通過分許比較，選擇雙缺口雙向折疊爆破方案。

3 爆破缺口及起爆網路設計

設計上下兩個爆破缺口，下缺口設在1～3層，缺口角為33°，指向南方，上缺口設在5～7層，切口角為28°指向北方。共布置了直徑40 mm的炮孔852個，總裝藥量96 kg，爆破參數設計見表1。

表1 爆破參數

注：鉸鏈孔單耗：反向第一排q=600 g/m3，反向第二排q=800 g/m3。

孔內選擇半秒(HS)導爆管雷管，缺口內同樓層相鄰前后段的延時時間取0.5 s，上缺口后鉸鏈軸與下切口前軸延時時間取1 s，起爆順序按先上后下。全樓分6個延時段，最大段藥量20 kg.延時段在樓房上的分布見圖3。

圖3 延時段在樓房立面上的布置

將孔內導爆管雷管以10～16發為一束，用2發MS2毫秒導爆管雷管過橋，經2道過橋后，每一節點用2發瞬發電雷管起爆，高能點火機點火。

4 安全設計

(1) 爆破震動。根據《工程爆破理論與技術》經驗資料，樓房爆破K取32.1，α取1.57，根據起爆網路設計Q段=20 kg，以14.5 m遠的建材店為安全判斷對象，段藥量幾何中心距建材店的距離R=22 m 。據此計算可得V=1.2 cm/s，對照《爆破安全規程》(GB6722-2003)，14.5m遠框架結構的建材店的安全允許振速≥3 cm/s，所以是安全的。

(2) 爆破飛石。根據單耗q=1.2 kg/m3計算，無防護情況下Rf=77.8 m。

(3) 塌落震動。根據《拆除爆破理論與工程實例》經驗資料，樓房爆破衰減系數K取3.37，衰減系數β取1.66，重力加速度g=9.8 m/s2，地面介質的地面強度σ取10 MPa。經計算，下切口樓房下落構件的分質量M=870 t，下切口樓房質心高度Hz=8.4 m，R=22 m。計算可得Vc=2.7 cm/s，在爆破樓房與保護樓房間鋪1 m厚砂緩沖墊層，可減振約50%，所以塌落震動對14.5 m遠的建材店是安全的。

(4) 安全防護。爆破缺口內的柱用舊地毯+鋼絲網實施貼身防護；爆破缺口內的外墻掛雙層工程防護網進行近體防護；在14.5 m遠的建材店和20 m遠的住宅樓外掛雙層工程防護網進行保護性防護；在爆破樓房與保護樓房間鋪1 m厚砂緩沖墊層；對墓地的地面設施用沙袋堆砌防護。

5 爆破效果

爆破于2010年12月16日下午3時實施，起爆后上缺口向北傾倒約25°時，下缺口起爆，樓房向南回折，實現了明顯的雙向折疊。爆堆高6.5～8 m，東向坍塌距離0.5 m,南向(下缺口指向)倒塌距離6.1 m， 西向坍塌距離1.5 m; 北向(上缺口指向)倒塌距離1 m(見圖4)。爆破飛石未超過10 m，周圍要保護的墓地和樓房玻璃安全無恙，爆破取得圓滿成功。

6 結 論

(1) 本次爆破設計上缺口的鉸鏈柱炮孔起爆1 s鐘后起爆下缺口的第1排柱是較為合理的，此時上缺口的轉動角約為25°，缺口尚未閉合(缺口閉合時的設計轉角為28°)。如果上下缺口的起爆時差為0.5 s，此時上缺口的轉動角約為15°，就會增大下缺口指向的倒塌距離。如果上下缺口的起爆時差超過缺口閉合時的設計轉角(28°)所需的時間，就會增大上缺口指向的倒塌距離。

圖4 爆破效果

(2) 上缺口與下缺口間的起爆時差決定樓房爆破后的倒塌距離，設計預估南向的最大倒塌距離(L=K+H下-HI，K為下缺口上沿觸地點與樓外墻間的距離，統計為3～7 m，H下為上缺口底沿以下樓房的高度16.7 m，HI為下缺口全高13.1 m)，理想狀態為7 m，非理想狀態為11 m。爆后南向的倒塌距離為6.1 m，與設計預估的理想狀態基本吻合。

(3) 從試炮效果看，在單耗1200 g/m3的條件下，舊地毯+鋼絲網的貼身防護非常有效，可將絕大部分飛石控制在10 m以內。雙層密目工程防護網作為近體防護，具有透光、通風、兜飛石、吸收削減噪聲及柔韌性好、輕便易設置等優點。爆后對收集的網片觀察，很少發現被飛石打破的大網孔。

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